一种含硅组件的制造方法技术

本发明专利技术提出了一种含硅组件的制造方法，包括：步骤S1，选取含硅组件薄膜；步骤S2，在所述的含硅组件薄膜上沉积蚀刻掩膜；步骤S3，光刻；步骤S4，通入含氟混合气体，电离形成离子层，进行离子蚀刻，其中，所述的含氟混合气体中混有O2及N2，所述的O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上。本技术方案中的含硅组件最低可以达到0.4dB/m的损耗，含硅组件的损耗大大降低，极大的提升了含硅组件的性能并开辟了新的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种含硅组件的制造方法
本专利技术涉及一种半导体领域，特别涉及一种含硅组件的制造方法。
技术介绍
含硅组件如：氮化硅、碳化硅等具备许多优异的性能，如高熔点、高硬度、强稳定性、低膨胀系数、良导热性、强抗热震性及优良的光学性能等，其中，氮化硅及其薄膜能广泛应用于光电子、微电子、机械加工、化学工业、太阳能电池、航空航天及集成电路等行业。在光学性能方面，氮化硅具有很宽透射光谱，和硅相比，可见光甚至紫外线光氮化硅均可透射，在红外光的传导中，氮化硅也可以做到超低损耗，硅的传导损耗为氮化硅的10倍以上。和二氧化硅相比，氮化硅在中远红外光谱具有更长波长的透射性，氮化硅对于光也有更好的约束性，同样的光学器件可以做到更小的尺寸，并且可以做成集成芯片更符合于光电子与微电子等领域的应用。光的传导损耗一直制约着光波导和集成光器件发展，目前最优良的硅器件其损耗一般为1dB/cm，通过传统方法制备的氮化硅器件，目前最优良的器件损耗为5.8dB/m，和硅相比，氮化硅的损耗仅为其二十分之一，但是对于精密光学应用，如光学频率梳和检测，氮化硅的损耗还需要进一步提升，所以如何进一步降低氮化硅的损耗是急需解决的问题。
技术实现思路
为了解决以上的问题，本专利技术能提供一种有效降低氮化硅的损耗的含硅组件的制造方法。本专利技术公开了一种含硅组件的制造方法，包括：步骤S1，选取含硅组件薄膜；步骤S2，在所述的含硅组件薄膜上沉积蚀刻掩膜；步骤S3，光刻；步骤S4，通入含氟混合气体，电离形成离子层，进行离子蚀刻，其中，所述的含氟混合气体中混有O2及N2，所述的O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上。进一步地，在步骤S1及S2间还具有步骤S11，对所述的含硅组件薄膜进行化学机械平坦化，所述的含氟混合气体包括CHF3或CF4中的一种或两种。进一步地，步骤S4中通入CHF3、N2、O2混合气体，电离所述的混合气体形成离子层。进一步地，所述的CHF3、N2、O2物质的量为：45～55∶5～10∶20～25。进一步地，所述的步骤S3中：光刻采用多次，其中，设置单次光强使其达不到阈值，多道光刻累积达到阈值。进一步地，所述的含硅组件薄膜以硅为衬底，在氧化硅膜上通过低压化学气相沉积制得。进一步地，步骤S1之前进一步包括：步骤a，清洁以及调适腔体；步骤b，装载晶片。进一步地，步骤S4之后进一步包括：停止所述的含氟混合气体，通入非反应气体去除混合气体后，等待反应腔至常压，取出晶片进行包层切片。进一步地，重复进行步骤S1步骤、步骤S11、步骤S2、步骤S3、步骤S4。进一步地，所述的含硅组件为氮化硅、碳化硅。实施本专利技术的一种含硅组件的制造方法，具有以下有益的技术效果：本技术方案中的含硅组件最低可以达到0.4dB/m的损耗，含硅组件(如：氮化硅)的损耗降低大大降低，极大的提升了含硅组件的性能并开辟了新的应用领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例一种含硅组件的制造方法流程图；图2是改进蚀刻气体后的扫描电子显微镜图；图3是化学机械平坦化前后的原子力显微镜测量对比图；图4是多道光刻原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本技术方案提供一种含硅组件的制造方法，包括：步骤S1，选取含硅组件薄膜；含硅组件薄膜以硅为衬底，在氧化硅膜上通过低压化学气相沉积制得；含硅组件为氮化硅、碳化硅等等。步骤S11，对所述的含硅组件薄膜进行化学机械平坦化；化学机械平坦化是通过化学物质与机械抛光片打磨实现。步骤S2，在含硅组件薄膜上沉积蚀刻掩膜；蚀刻掩膜可以通过PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition：等离子体增强化学的气相沉积法)、LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition：低压力化学气相沉积法)、ALD(Atomiclayerdeposition，原子层沉积)甚至镀膜等手段均可实现。步骤S3，光刻；光刻的本质：光刻的本质是把所需结构刻画在光刻胶层上，然后通过刻蚀工艺将结构转移到所在衬底上。步骤S4，通入含氟混合气体，电离形成离子层，进行离子蚀刻，其中，含氟混合气体中混有O2及N2，O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上。含氟混合气体包括CHF3或CF4中的一种或两种。步骤S4之后进一步包括：停止通入含氟混合气体，通入非反应气体去除混合气体后，等待反应腔至常压，取出晶片进行包层切片。含氟混合气体，电离产生高密度离子，可以施加磁场，用洛伦兹力使电子沿着摆线轨迹与气体分子更剧烈的碰撞。也可从外部将加速的大电流电子束打入等离子室，含氟混合气体(如CHF3)在RF或直流电场中被激发分解，产生活性粒子(如游离的F原子)，活性粒子与被腐蚀材料反应，生成挥发性物质，再用抽气泵将挥发性物质排除反应腔室，达到离子蚀刻的技术效果。首先选取氮化硅薄膜，进行化学机械平坦化；之后在氮化硅薄膜上再沉积一层蚀刻掩膜，之后进行光刻，光刻可采用多道光刻去降低损耗，离子束蚀刻时采用新的反应气体比例(含氟混合气体中混有O2及N2，所述的O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上)。和传统离子束蚀刻相比，在本专利技术中，离子束蚀刻有效的去除了反应产生的聚合物残留，并得到更为光滑的蚀刻壁。同时，本专利技术通过三种方法(光刻、离子蚀刻及机械平坦化)综合运用大大降低了损耗，三种方法可以综合运用也可以单独运用。本技术方案中的含硅组件可以用于光谐振腔、光机械器件等的制备，应用于半导体、光电子、光检测、光通信和量子等领域。这三种方法也可用到其它的平台，如碳化硅、氮化铝、铌酸锂等材料。实施本申请时，传统离子束蚀刻与本申请的离子蚀刻技术效果对比如下表1所示：名称气体组成比例聚个物残留厚度蚀刻壁传统离子束蚀刻CHF3∶O252∶224埃较粗糙本申请的离子蚀刻CHF3∶N2∶O255∶10∶2016埃光滑本申请的离子蚀刻CHF3∶N2∶O245∶5∶2212埃光滑本申请的离子蚀刻CHF3∶N2∶O250∶8∶2510埃光滑木申请的离于蚀刻CHF3∶N2∶O249∶9∶258埃光滑表1实施例1选取氮化硅薄膜，该氮化硅薄膜通过低压化学气相沉积在4μm厚氧化硅膜上，并以硅为衬底；将上面获得的衬底置于离子束气相沉积设备腔中，生长光刻掩膜，在光刻之后放入离子束蚀刻机中进行蚀刻，离子束蚀刻机通入CHF3、N2、O2混合气体，电离所述的混合气体形成离子层，CHF3、N2、O2物质的量为：45∶5∶22。实践证实，蚀刻气体比例可以有效的去除聚合物在光波导壁上的沉积，取得更平滑的光波导壁。之后进行包层切片处理后测量。性能表征：获得的Si3N4光波导首先进行扫描电子显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含硅组件的制造方法，其特征在于，包括：步骤S1，选取含硅组件薄膜；步骤S2，在所述的含硅组件薄膜上沉积蚀刻掩膜；步骤S3，光刻；步骤S4，通入含氟混合气体，电离形成离子层，进行离子蚀刻，其中，所述的含氟混合气体中混有O2及N2，所述的O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上。

【技术特征摘要】
1.一种含硅组件的制造方法，其特征在于，包括：步骤S1，选取含硅组件薄膜；步骤S2，在所述的含硅组件薄膜上沉积蚀刻掩膜；步骤S3，光刻；步骤S4，通入含氟混合气体，电离形成离子层，进行离子蚀刻，其中，所述的含氟混合气体中混有O2及N2，所述的O2及N2的物质的量占含氟混合气体总物质的量20％以上。2.如权利要求1的含硅组件的制造方法，其特征在于，在步骤S1及S2间还具有步骤S11，对所述的含硅组件薄膜进行化学机械平坦化，所述的含氟混合气体包括CHF3或CF4中的一种或两种。3.如权利要求1的含硅组件的制造方法，其特征在于，步骤S4中通入CHF3、N2、O2混合气体，电离所述的混合气体形成离子束。4.如权利要求3的含硅组件的制造方法，其特征在于，所述的CHF3、N2、O2物质的量为：45～55:5～10:20～25。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪幸辰，
申请(专利权)人：深圳市硅光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44